🔭 Quasares gigantes: descoberta de dezenas de estruturas intergalácticas

Graças ao Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT) na Índia, uma equipa de astrónomos identificou recentemente 53 novos espécimes de uma categoria rara de quasares, denominados quasares de rádio gigantes. Estes objetos emitem ondas de rádio e os seus jatos estendem-se até 7,2 milhões de anos-luz, cerca de cinquenta vezes a largura da Via Láctea.

Esta descoberta faz parte de um conjunto mais vasto de 369 quasares de rádio identificados nos dados do TIFR GMRT Sky Survey (TGSS), que observou quase 90% do céu visível a partir da Terra. A sensibilidade e a vasta cobertura do GMRT foram determinantes para detetar estas estruturas gigantescas e frequentemente muito distantes.


Estes quasares são alimentados por buracos negros supermassivos, cuja massa equivale a milhões ou milhares de milhões de vezes a do Sol. Situados no centro das galáxias, estes buracos negros atraem enormes quantidades de gás e poeira que formam um disco de acreção à sua volta.

O atrito no interior deste disco aquece a matéria, produzindo uma radiação intensa. No entanto, uma parte deste material não é absorvida; é canalizada por campos magnéticos para os polos do buraco negro e depois ejetada a velocidades extremas sob a forma de jatos gémeos. Estes jatos, ao afastarem-se, alargam-se para formar vastos lóbulos que emitem principalmente no domínio das ondas de rádio.

Os investigadores observaram que estes jatos gigantes apresentam frequentemente uma assimetria marcada em comprimento ou luminosidade. Esta assimetria reflete as condições desiguais do meio intergaláctico atravessado. Um lado do jato pode encontrar nuvens de gás mais densas, o que retarda a sua expansão, enquanto o outro se propaga livremente num ambiente mais ténue. Esta interação com o meio circundante molda a evolução dos jatos e oferece pistas preciosas sobre a composição e densidade do gás entre as galáxias (ver a explicação sobre os jatos como sondas no final do artigo).

O estudo revela também que pelo menos 14% destes quasares gigantes se encontram no interior de enxames ou filamentos galácticos, onde a matéria está mais concentrada. Nestas regiões densas, os jatos podem ser retardados, desviados ou fragmentados pelo gás ambiente. Pelo contrário, em zonas mais vazias, podem estender-se sem obstáculos a distâncias maiores. Esta influência do ambiente ajuda a compreender por que razão alguns quasares desenvolvem estruturas tão colossais.

Os quasares mais distantes, observados portanto numa época mais recuada do Universo, mostram geralmente uma assimetria mais pronunciada. Isto pode ser explicado por um cosmos jovem, mais turbulento e rico em gás, que perturbava mais a trajetória dos jatos. Ao analisar estes objetos, os astrónomos reconstituem não só a história dos buracos negros supermassivos, mas também a do próprio Universo, desde as suas fases iniciais até ao estado atual.

A deteção destas estruturas coloca desafios técnicos, pois a ligação de rádio entre os dois lóbulos pode tornar-se demasiado fraca para ser percetível, dando a impressão de uma estrutura incompleta. Os levantamentos a baixa frequência, como o realizado com o GMRT, são particularmente adequados porque os lóbulos mais antigos emitem mais fortemente nestes comprimentos de onda. Esta abordagem permitiu revelar uma população escondida de quasares gigantes, abrindo novas perspetivas para mapear as grandes estruturas cósmicas.

Os jatos de rádio, sondas para o Universo distante

Os jatos de matéria emitidos pelos quasares de rádio gigantes servem de verdadeiras sondas naturais para estudar regiões do Universo de outra forma inacessíveis. Ao atravessarem o meio intergaláctico, revelam a sua densidade, composição e estrutura a escalas de vários milhões de anos-luz. O seu comportamento informa-nos, portanto, sobre o ambiente no qual as galáxias evoluem.

Quando um jato encontra uma nuvem de gás mais densa, a sua progressão é retardada e a sua emissão de rádio pode ser afetada. Isto explica por que razão os jatos apresentam frequentemente uma assimetria: um lado pode parecer mais curto ou menos brilhante porque encontrou mais resistência. Ao analisar estas diferenças, os astrónomos podem mapear indiretamente a distribuição da matéria difusa entre as galáxias.

Além disso, como a luz demora tempo a chegar até nós, observar um quasar distante equivale a olhar para o passado. Os quasares mais distantes mostram-nos o Universo numa época em que era mais jovem, mais quente e mais denso. As fortes assimetrias observadas em alguns deles indicam que o meio intergaláctico era então mais agitado, com diferenças de densidade mais marcadas.

Por fim, o estudo destes jatos ajuda a compreender o ciclo de vida dos buracos negros supermassivos e a sua influência na evolução galáctica. A energia libertada por estes jatos pode aquecer ou dispersar o gás circundante, regulando assim a formação de estrelas na galáxia hospedeira ou nas suas vizinhas. Estes processos de retroação são fundamentais na formação das grandes estruturas que observamos hoje.